一种基于UWB的IDC机房的外来人员定位系统及方法与流程

一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法
技术领域
1.本发明属于资产管理系统技术领域，具体涉及一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法。

背景技术：

2.除了全球定位系统(gps)在导航和室外环境的应用定位以外，人们对室内定位、短距离定位等应用还未深入了解。未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合，实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求，而uwb技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，在众多无线定位技术中脱颖而出，成为未来无线定位技术的热点。
3.互联网数据中心简称idc，就是电信部门利用已有的互联网通信线路、带宽资源，建立标准化的电信专业级机房环境，为企业、政府提供服务器托管、租用以及相关增值等方面的全方位服务。idc主机托管主要应用范围是网站发布、虚拟主机和电子商务等。比如网站发布，单位通过托管主机，从电信部门分配到互联网静态ip地址后，即可发布自己的www站点，将自己的产品或服务通过互联网广泛宣传；虚拟主机是单位通过托管主机，将自己主机的海量硬盘空间出租，为其他客户提供虚拟主机服务，使自己成为icp服务提供商；电子商务是指单位通过托管主机，建立自己的电子商务系统，通过这个商业平台来为供应商、批发商、经销商和最终用户提供完善的服务。
4.idc是对入驻企业、商户或网站服务器托管的场所；是各种模式电子商务赖以安全运作的基础设施，也是支持企业及其商业联盟其分销商、供应商、客户等实施价值链管理的平台。
5.由于idc机房内的机柜属于不同的企业，当有相关外来人员进入idc机房，需要确保该外来人员进入与之相关的机柜的区域，而不能进入无关的区域，以防止对其它的机柜的破坏行为。目前，缺乏这样一种安全管理系统，能对idc机房的外来人员进行管理。

技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法。
7.本发明的一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统的技术方案是：
8.一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，包括信号检测模块、信息收集与传输模块以及数据处理与应用模块，所述信号检测模块位于idc机房内，所述信号检测模块包括uwb定位和定位标签，所述信号检测模块用于idc机房移动目标和位置监测，所述信息收集与传输模块是转接所述信号检测模块和所述数据处理与应用模块的桥梁，所述信息收集与传输模块用于收集无线电信号并做初步信息处理、将数据传动到计算机系统，所述数据处理与应用模块包括控制中心的监控终端、连接网线和终端设备，所述数据处理与应用模块用于接收idc机房传送的信息数据，并按用户需求进行信息数据处理，实现监控功
能。
9.作为对上述技术方案的进一步改进，硬件设计上，所述uwb定位和定位标签均采用系列stm32芯片作为主控芯片，dw1000芯片作为uwb信号的无线收发芯，所述信号检测模块还包括输入输出模块。
10.作为对上述技术方案的进一步改进，软件设计上，所述定位标签的功能是实现sds-twr中信息的接收和发送，所述uwb定位的功能是实现sds-twr中信息的接收发送、高精度距离的计算、发送距离至上位机业务。
11.作为对上述技术方案的进一步改进，所述定位标签包括处理器、定位通信单元、存储芯片以及电源单元，所述存储芯片采用24c512芯片，所述定位通信单元包括定位芯片以及天线，所述定位芯片具有ueb信号的收发功能，所述电源单元包括电池、电压转换以及电池充电管理模块，所述电池采用锂离子蓄电池，所述电源芯片采用asm1117芯片。
12.作为对上述技术方案的进一步改进，所述定位包括主控单元、存储芯片、定位通信单元、有线通信单元以及电源单元，所述存储芯片采用at24c512芯片，所述存储芯片用于存储数据和设备的识别信息，所述定位通信单元包括定位芯片和天线，所述有线通信单元包括有线通信模块和通信接口，所述电源单元包括电池、电压转换以及电池充放电管路模块。
13.作为对上述技术方案的进一步改进，所述数据处理与应用模块内根据接收到的idc机房传送的外来人员位置信息数据判断外来人员是否在禁入区域，当所述外来人员在禁入区域时进行报警。
14.本发明的一种基于uwb的idc机房的外来人员定位方法的技术方案是：
15.一种基于uwb的idc机房的外来人员定位方法，定位标签向定位发送自身设备信息，定位接收定位标签发送ucb脉冲信号数据，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号及定位信息通过信息收集与传输模块发送给数据处理与应用模块，数据处理与应用模块对接收到的外来人员位置信息数据进行处理，并计算定位标签的定位坐标，数据处理与应用模块内根据接收到的idc机房传送的外来人员位置信息数据判断外来人员是否在禁入区域，当所述外来人员在禁入区域时进行报警。
16.本发明提供了一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法，相比于现有技术，其有益效果在于：
17.本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法从idc机房需求分析入手，明确了系统要实现的具体功能。在此功能的基础上，对整个系统的总体结构进行了设计。从整体结构来看，将系统的结构分为三个部分，分别是信号检测部分、信息收集部分与传输部分、数据处理与应用部分。并对各层分配了相应的职责。硬件相关工作主要完成了定位标签节点和的硬件电路的设计与实现，详细描述了各个节点的硬件结构框图和主要功能模块电路图的设计方案。在此硬件设计平台搭建完成的基础上，设计并实现了驱动软件代码的编写，主要包括节点数据收发程序、节点测距程序及距离上传程序的设计与实现，提高了idc机房的外来人员定位精度。本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法根据外来人员信标确定外来人员的位置坐标；若外来人员的位置坐标在危险区域则报警，提高了idc机房管理安全性。
附图说明
18.图1是本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统的逻辑关系图；
19.图2是本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统中定位标签的连接关系图；
20.图3是本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统中定位的连接关系图。
具体实施方式
21.下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
22.本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统的具体实施例，如图1至图3所示，包括信号检测部分、第二层是信息收集与传输部分、第三层是数据处理与应用部分。信号检测部分处于idc机房部分，由idc机房巷道中的uwb测距和定位标签组成。该部分主要用于idc机房移动目标的位置监测，其中和定位标签采用uwb无线通信。信息收集与传输部分是转接信号检测部分和数据处理与应用部分的桥梁，信息收集部分与传输部分的主要作用是收集无线电信号并做初步的信息处理，然后将数据传送到地面计算机系统。数据传送部分采用以太网有线通信的方式。数据处理与应用部分由控制中心的监控终端、连接网线和各种终端设备组成。它的主要作用是接收idc机房传送的信息数据，并按用户需求进行信息数据处理，实现各种监控功能。该部分体现了先进计算机技术和信息技术在idc机房工作管理的应用。
23.在idc机房多定位系统中，以和标签节点作为高精度测距的模块，其实现包括硬件和软件两部分。在硬件设计上，和标签节点内容结构基本相同，主要采用arm系列stm32芯片作为主控芯片，dw1000芯片作为uwb信号的无线收发芯片。此外，它还包括输入输出模块，比如以太网和串口模块。在软件设计方面，与标签的业务逻辑有所不同。标签的主要功能是实现sds-twr中信息的接收和发送，端的主要功能是实现sds-twr中信息的接收发送、高精度距离的计算、发送距离至上位机等业务。
24.定位标签作为idc机房外来人员识别和定位的一种无线收发设备，数据会以固定格式的电子数据保存。idc机房外来人员会随身携带该设备或者它也可以被安装在移动目标上并且随着移动目标一起移动，定位标签包括以下部分：
25.①
idc机房定位标签在设计时应考虑到高性能、低功耗和便捷性等特点。因此，本文的处理器采用意法公司的32位cortex-m3芯片stm32f103rbt6，最高工作频率为72mhz，程序存储空间为128k byte，20k byte sram。支持多种低功耗模式，外围电路扩展简单方便。
26.②
存储芯片采用24c512，其主要作用是存储数据和设备的识别信息。通信2ic总线的方式与处理器之间进行通信。
27.③
定位通信单元包括定位芯片和天线。本文采用decawave公司的dw1000芯片作为定位芯片，该芯片支持ieee802.15.4-2011协议，具有uwb信号的收发功能，支持6个rf带宽。天线采用partron的acs5200hfauwb陶瓷天线，通过柔性专用转接线与主板上的dw1000引出的接口连接。
28.④
时钟单元：震荡频率采用38.4mhz的石英晶体振荡器。
29.⑤
电源单元由电池、电压转换、电池充电管理三部分组成，电池使用锂离子蓄电
池。要将锂电池的输出电压转换为其他单元元件所需电压时需要电压转换来实现，电源芯片采用asm1117，以tp4056锂电池充电管理芯片作为电池充电管理的核心芯片。
30.定位是定位系统的重要组成部分。它部署在idc机房环境中，负责与定位标签通信。采用sds-twr测距算法完成与标签之间的测距工作，获得定位数据。定位包括以下部分：
31.①
主控单元采用意法公司的32位高性能cortex-m4芯片stm32f407gt6，时钟最高工作频率为168mhz，该芯片支持睡眠、停机和待机等低功耗模式。多达15个通信接口，完全可以满足本系统的开发需求。
32.②
存储芯片采用at24c512，其主要作用是存储数据和设备的识别信息。通信采用2ic总线的方式与处理器通信，其功能与定位标签的功能一致。
33.③
时钟单元采用频率为32.768khz的石英晶体振荡器。
34.④
定位通信单元：包括定位芯片和天线。射频收发定位芯片采用decawave公司的dw1000芯片，支持ieee802.15.4-2011协议。具有uwb信号的收发功能，射频收发范围为3～8ghz，通信距离可达到300m，数据传输速率可达6.8mb/s。采用外置陶瓷天线，通过柔性专用转接线与主板上dw1000引口的接口连接。
35.⑤
有线通信模块和通信接口组成了有线通信单元。lan8720a芯片作为有线通信模块的核心芯片，通信接口采用标准的以太网通信接口。
36.⑥
电源单元由三部分组成：电池、电压转换和电池充放电管理。电池使用锂离子蓄电池，主要用作备用电源。电池容量必须足以保证在没有外部供电的情况下正常工作超过两个小时。电压转换使用tps786633dcq电源芯片，负责将直流/交流电压转换为设备输入的直流电和其他设备单元元件和锂电池充电所需的电压。采用tp4056芯片作为电池充电管理核心芯片。
37.本发明提的基于uwb的idc机房的外来人员定位方法的具体实施例，定位标签向定位发送自身设备信息，定位接收定位标签发送ucb脉冲信号数据，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号及定位信息通过信息收集与传输模块发送给数据处理与应用模块，数据处理与应用模块对接收到的外来人员位置信息数据进行处理，并计算定位标签的定位坐标，数据处理与应用模块内根据接收到的idc机房传送的外来人员位置信息数据判断外来人员是否在禁入区域，当所述外来人员在禁入区域时进行报警。
38.本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法从idc机房需求分析入手，明确了系统要实现的具体功能。在此功能的基础上，对整个系统的总体结构进行了设计。从整体结构来看，将系统的结构分为三个部分，分别是信号检测部分、信息收集部分与传输部分、数据处理与应用部分。并对各层分配了相应的职责。硬件相关工作主要完成了定位标签节点和的硬件电路的设计与实现，详细描述了各个节点的硬件结构框图和主要功能模块电路图的设计方案。在此硬件设计平台搭建完成的基础上，设计并实现了驱动软件代码的编写，主要包括节点数据收发程序、节点测距程序及距离上传程序的设计与实现，提高了idc机房的外来人员定位精度。本发明的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统及方法根据外来人员信标确定外来人员的位置坐标；若外来人员的位置坐标在危险区域则报警，提高了idc机房管理安全性。
39.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则
之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，其特征在于，包括信号检测模块、信息收集与传输模块以及数据处理与应用模块，所述信号检测模块位于idc机房内，所述信号检测模块包括uwb定位和定位标签，所述信号检测模块用于idc机房移动目标和位置监测，所述信息收集与传输模块是转接所述信号检测模块和所述数据处理与应用模块的桥梁，所述信息收集与传输模块用于收集无线电信号并做初步信息处理、将数据传动到计算机系统，所述数据处理与应用模块包括控制中心的监控终端、连接网线和终端设备，所述数据处理与应用模块用于接收idc机房传送的信息数据，并按用户需求进行信息数据处理，实现监控功能。2.根据权利要求1所述的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，其特征在于，硬件设计上，所述uwb定位和定位标签均采用系列stm32芯片作为主控芯片，dw1000芯片作为uwb信号的无线收发芯，所述信号检测模块还包括输入输出模块。3.根据权利要求2所述的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，其特征在于，软件设计上，所述定位标签的功能是实现sds-twr中信息的接收和发送，所述uwb定位的功能是实现sds-twr中信息的接收发送、高精度距离的计算、发送距离至上位机业务。4.根据权利要求1所述的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，其特征在于，所述定位标签包括处理器、定位通信单元、存储芯片以及电源单元，所述存储芯片采用24c512芯片，所述定位通信单元包括定位芯片以及天线，所述定位芯片具有ueb信号的收发功能，所述电源单元包括电池、电压转换以及电池充电管理模块，所述电池采用锂离子蓄电池，所述电源芯片采用asm1117芯片。5.根据权利要求1所述的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，其特征在于，所述定位包括主控单元、存储芯片、定位通信单元、有线通信单元以及电源单元，所述存储芯片采用at24c512芯片，所述存储芯片用于存储数据和设备的识别信息，所述定位通信单元包括定位芯片和天线，所述有线通信单元包括有线通信模块和通信接口，所述电源单元包括电池、电压转换以及电池充放电管路模块。6.根据权利要求1所述的基于uwb的idc机房的外来人员定位系统，其特征在于，所述数据处理与应用模块内根据接收到的idc机房传送的外来人员位置信息数据判断外来人员是否在禁入区域，当所述外来人员在禁入区域时进行报警。7.一种基于uwb的idc机房的外来人员定位方法，其特征在于，定位标签向定位发送自身设备信息，定位接收定位标签发送ucb脉冲信号数据，将接收到的定位标签的uwb脉冲信号及定位信息通过信息收集与传输模块发送给数据处理与应用模块，数据处理与应用模块对接收到的外来人员位置信息数据进行处理，并计算定位标签的定位坐标，数据处理与应用模块内根据接收到的idc机房传送的外来人员位置信息数据判断外来人员是否在禁入区域，当所述外来人员在禁入区域时进行报警。

技术总结

本发明涉及一种基于UWB的IDC机房的外来人员定位系统及方法。该定位系统包括信号检测模块、信息收集与传输模块以及数据处理与应用模块，所述信号检测模块位于IDC机房内，信号检测模块包括UWB定位和定位标签，信号检测模块用于IDC机房移动目标和位置监测，信息收集与传输模块是转接所述信号检测模块和所述数据处理与应用模块的桥梁，信息收集与传输模块用于收集无线电信号并做初步信息处理、将数据传动到计算机系统，所述数据处理与应用模块包括控制中心的监控终端、连接网线和终端设备。本发明的基于UWB的IDC机房的外来人员定位系统及方法根据外来人员信标确定外来人员的位置坐标；若外来人员的位置坐标在危险区域则报警，提高了IDC机房管理安全性。提高了IDC机房管理安全性。提高了IDC机房管理安全性。